内存颗粒位宽和容量_SDRAM内存模组的物理Bank与芯片位宽(高手进阶,终极内存技术指南——完整/进阶版)...
雖然有關(guān)內(nèi)存結(jié)構(gòu)與時序的基礎(chǔ)概念,在本刊2001年第2期的專題中就已有闡述,但在這里為了保證專題的可讀性,我們需要再次加強(qiáng)這方面的系統(tǒng)認(rèn)識。正確并深刻理解內(nèi)存的基礎(chǔ)概念,是閱讀本專題的第一條件。因?yàn)榧词故荝DRAM,在很多方面也是與SDRAM相似的,而至于DDR與DDR-Ⅱ、QBM等形式的內(nèi)存更是與SDRAM有著緊密的聯(lián)系。
SDRAM內(nèi)存模組與基本結(jié)構(gòu)
我們平時看到的SDRAM都是以模組形式出現(xiàn),為什么要做成這種形式呢?這首先要接觸到兩個概念:物理Bank與芯片位寬。
PC133時代的168pin SDRAM DIMM
1、?物理Bank
傳統(tǒng)內(nèi)存系統(tǒng)為了保證CPU的正常工作,必須一次傳輸完CPU在一個傳輸周期內(nèi)所需要的數(shù)據(jù)。而CPU在一個傳輸周期能接受的數(shù)據(jù)容量就是CPU數(shù)據(jù)總線的位寬,單位是bit(位)。當(dāng)時控制內(nèi)存與CPU之間數(shù)據(jù)交換的北橋芯片也因此將內(nèi)存總線的數(shù)據(jù)位寬等同于CPU數(shù)據(jù)總線的位寬,而這個位寬就稱之為物理Bank(Physical Bank,下文簡稱P-Bank)的位寬。所以,那時的內(nèi)存必須要組織成P-Bank來與CPU打交道。資格稍老的玩家應(yīng)該還記得Pentium剛上市時,需要兩條72pin的SIMM才能啟動,因?yàn)橐粭l72pin -SIMM只能提供32bit的位寬,不能滿足Pentium的64bit數(shù)據(jù)總線的需要。直到168pin-SDRAM DIMM上市后,才可以使用一條內(nèi)存開機(jī)。下面將通過芯片位寬的講述來進(jìn)一步解釋P-Bank的概念。
不過要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn),P-Bank是SDRAM及以前傳統(tǒng)內(nèi)存家族的特有概念,在RDRAM中將以通道(Channel)取代,而對于像Intel E7500那樣的并發(fā)式多通道DDR系統(tǒng),傳統(tǒng)的P-Bank概念也不適用。
2、?芯片位寬
上文已經(jīng)講到SDRAM內(nèi)存系統(tǒng)必須要組成一個P-Bank的位寬,才能使CPU正常工作,那么這個P-Bank位寬怎么得到呢?這就涉及到了內(nèi)存芯片的結(jié)構(gòu)。
每個內(nèi)存芯片也有自己的位寬,即每個傳輸周期能提供的數(shù)據(jù)量。理論上,完全可以做出一個位寬為64bit的芯片來滿足P-Bank的需要,但這對技術(shù)的要求很高,在成本和實(shí)用性方面也都處于劣勢。所以芯片的位寬一般都較小。臺式機(jī)市場所用的SDRAM芯片位寬最高也就是16bit,常見的則是8bit。這樣,為了組成P-Bank所需的位寬,就需要多顆芯片并聯(lián)工作。對于16bit芯片,需要4顆(4×16bit=64bit)。對于8bit芯片,則就需要8顆了。
以上就是芯片位寬、芯片數(shù)量與P-Bank的關(guān)系。P-Bank其實(shí)就是一組內(nèi)存芯片的集合,這個集合的容量不限,但這個集合的總位寬必須與CPU數(shù)據(jù)位寬相符。隨著計算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展,一個系統(tǒng)只有一個P-Bank已經(jīng)不能滿足容量的需要。所以,芯片組開始可以支持多個P-Bank,一次選擇一個P- Bank工作,這就有了芯片組支持多少(物理)Bank的說法。而在Intel的定義中,則稱P-Bank為行(Row),比如845G芯片組支持4個行,也就是說它支持4個P-Bank。另外,在一些文檔中,也把P-Bank稱為Rank(列)。
回到開頭的話題,DIMM是SDRAM集合形式的最終體現(xiàn),每個DIMM至少包含一個P-Bank的芯片集合。在目前的DIMM標(biāo)準(zhǔn)中,每個模組最多可以包含兩個P-Bank的內(nèi)存芯片集合,雖然理論上完全可以在一個DIMM上支持多個P-Bank,比如SDRAM DIMM就有4個芯片選擇信號(Chip Select,簡稱片選或CS),理論上可以控制4個P-Bank的芯片集合。只是由于某種原因而沒有這么去做。比如設(shè)計難度、制造成本、芯片組的配合等。至于DIMM的面數(shù)與P-Bank數(shù)量的關(guān)系,在2001年2月的專題中已經(jīng)明確了,面數(shù)≠P-Bank數(shù),只有在知道芯片位寬的情況下,才能確定P -Bank的數(shù)量,大度256MB內(nèi)存就是明顯一例,而這種情況在Registered模組中非常普遍。有關(guān)內(nèi)存模組的設(shè)計,將在后面的相關(guān)章節(jié)中繼續(xù)探討。
總結(jié)
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